專利名稱：免燒輕質耐火型材及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種輕質耐火材料及其制造方法。它由無機輕質骨料、無機粘合劑、固化劑、活性物料、增強纖維、防水劑、水所組成。該輕質耐火材料質量輕(體積密度≤0.4g/cm3)、工作溫度高(1250℃)既可做保溫材料、又可做耐火材料。該材料在制造過程中不需要高溫燒成，只需要在150℃或300℃的溫度下，干燥固化即可，故節能效果顯著。
既輕質(體積密度(≤0.4g/cm3)，又耐火(工作溫度(1250℃)且在生產過程中不需要高溫燒成的材料，在文獻檢索中尚未發現，如U.S.4138268(1979·2);u·s·4·446·040(1984·5);u·s·4·473 404(1984·9)等所公開的膨脹珍珠巖材料，體積密度＜0.38g/cm3，無需高溫燒成，但工作溫度限于800℃以下，僅能用于隔熱。特開昭62-116，635(1987·5)公開的珍珠巖制品為耐火焰900℃的建筑用防火板柴，但生產中需要1200℃以上的熱處理。CS 233·957(1986·12)公開的膨脹珍珠巖等制得的耐火物，需經1000℃燒成，而且體積密度為0～77g/cm3。
上述發明中，不需燒成的材料工作溫度低，而輕質耐火材料則需要燒成。高溫燒成工藝，能耗大、廢品率高。
u·s·4664·712公開了一種隔熱材料及其制造方法，目的是提供一種防潮、防腐、抗收縮，在高溫、低溫使用性能都優良的隔熱材料，其組成(重量百分數、以下同)是膨脹無機硅質骨料，最好是膨脹珍珠巖50-70%;水溶性硅酸納25-35%;高嶺土5-12%;白云母粉3-15%，增強纖維3%，填料，最好為碳酸鈣5%，有機硅防水劑0.5%，上述組成物的制備方法是按上述組份的重要百分數稱量進行預混合，加壓成形;在115-127℃的溫度下干燥固化。該材料的不足之處是工作溫度低(≤818℃)不耐火只限于作隔熱材料，不能做耐火材料使用。
本發明的目的是提供一種質量輕(體積密度≤0.4g/cm3)，工作溫度高(1250℃)的耐火型材。
本發明的另一個目的是提供一種具有上述性能、且不需高溫燒成的耐火型材的制造方法。
本發明的輕質耐火材料的原料組成是輕質骨料 35-80%無機粘合劑 5-30%固化劑 3-15%活性物料 2-18%纖維及填料 0.2-5%有機硅防水劑 0.5%水(包括粘合劑中的水)25-50%輕質骨料可用膨脹珍珠巖、膨脹粘土、泡沫玻璃、膨脹礦渣、膨脹蛭石也可用粉煤灰、海泡石、粘土陶粒、氧化鋁空心球、泡沫氧化鋁、硅藻土的一種或多種的混各物。
膨脹珍珠巖由珍珠巖等酸性玻璃質溶巖入工膨脹而成，選用體積密度0.06～0.08g/cm3的Ⅰ級品。
粉煤灰為發電廠廢料，如經過精選，取用體積密度＜0.4g/cm3的空心微球(俗稱漂珠、浮珠)可不加其它輕骨料制本發明的輕質耐火型材。根據本發明也可免去精選的麻煩，采用從發電廠粉煤灰濕排灰庫直接捕撈的空心微珠，其體積密度為0.35g/cm3或0.25～0.4g/cm3。如空心微珠的體積密度＞0.4g/cm3作骨料時要得到體積密度≤0.4g/cm3的輕質耐火型材，要與更輕的骨料配合。
海泡石(Sepiolite)是一種含水鎂硅酸鹽礦物，經過精選，再經酸處理后的原料，經粉碎后使用。
本發明所用輕質骨料一般為膨脹珍珠巖與上述各種輕質骨料的一種或多種的混合物，一般含珍珠巖，也可不含珍珠巖，珍珠巖在輕質骨料中占0-25%。
無機粘合劑為磷酸二氫鋁或代之以磷酸鋁與相應的磷酸溶解物也可用硫酸鋁，無機粘合劑均以溶液的形式使用。
固化劑為高嶺石類粘土，(高嶺土)，也可用泡沫石，或其它軟質粘土、高鋁水泥、氧化鎂。高嶺石屬雙層結構，晶層間由鋁氧八面休的羥基與另一層的硅氧四面體的氧以氫鏈相聯，其外面的羥基具有反應能力，能與粘合劑發生反應而固結。高嶺石土可塑性強，與粘合劑組成的體系對物料的濕潤性與嵌定性好，利于提高組成物的固結強度。本發明中所使用的高嶺土以蘇州土為最好，也可以采用柴木節土或其它軟質粘土，使用前干燥并粉粹。
活性物料為白云母粉。白云母的表面具有可反應的羥基，而且三氧化二鋁含量高。白云母粉與其它的物料的相溶性好。加入適量的白云母粉對提高本發明所述材料的耐熱性與強度有很好的作用。本發明所用白云母粉為325目，體積密度＜0.7g/cm3。
為了提高成型坯料的強度和干燥速度，可適當加入長度為2cm以內的聚酯纖維，聚苯乙烯纖維或玻璃纖維、礦棉硅酸鋁纖維。另外可加入碳酸鈣，氧化鋅作為填料。纖維和填料總的加入量為0.2-5%。
為了保證材料的防水性能，可加入有機硅防水劑。
材料組份中的水，包括無機粘合劑中的水占組份總量的25-50%。
本發明的制造方法是包括下列步驟(a)將各固體組份充分混合，加入無機粘合劑與水的混合物，在攪拌機或揑合機中均勻混合;
(b)將混合物送入模具中，在壓力2-6kg/cm2壓縮比2∶1壓制成型;
(e)成型脫模后，在150℃干燥固化10小時或于300℃下干燥固化2-4小時。
本發明的制品體積密度≤0.4g/cm3，最高工作溫度1250℃，常溫耐壓強度0.6-0.98Mpa，導熱系數0.1～0.2W/m·K高溫耐壓強度如附

圖1所示，其中將制品壓在不同溫度下加熱30分鐘，取出冷至室溫壓測。本發明的制品，熱震穩定性優良，經1100℃→室溫反復進行急冷急熱沖擊，經十次以上不松散、不破裂。熱震穩定性測試方法參照yB376-75與D1N51068，空氣急冷法進行。試樣在300℃下放置2小時后，隨即放入予先加熱到1100℃的爐中加熱20分鐘后取出，放置在鋼板上急冷至室溫、20分鐘再放入1100℃爐中，反復進行至試樣受熱面破損一半為止。
本發明與現有技術相比具有如下優點1、輕質C體積密度≤0.4g/cm3，耐火(工作溫度1250℃)以往具有這樣性質的制品必須經過高溫燒成。而本發明不需燒成，可節省大量能源，并且生產中占地少，設備簡單，容易組織生產。
2、本發明的輕質骨料以工業廢料為原料，所以成本低廉。
在下面的實施例中，原料配比以重量面分數計，各組分之和為100%，加壓成型的壓縮比為2∶1。
實施例1粉煤灰(體積密度0.28g/cm3) 44.5%蘇州土 61.1%50% AL(H2PO4溶液 31.4%水 18.0%將原料混合，攪拌均勻后壓制成型，于150℃干燥6小時。所得產品體積密度0.40g/cm3，常溫耐壓強度1.4MPa，導熱系數0.16W/m·K，1150℃×2小時加熱線變化-0.75%。
實施例2粉煤灰(體積密度0.43g/cm3) 30.7%膨脹珍珠巖 14.5%白云母粉 9.5%蘇州土 4.4%50%ALH2PO4)溶液 24.5%水 16.4%處理同例1.所得產品體積密度0.36g/cm3，常溫耐壓強度0.63MPa，導熱系數0.1W/m·K。
實施例3膨脹珍珠巖 20.3%粉煤灰(體積密度0.4g/cm3) 24.4%紫木節土 6.5%硫酸鋁 10.8%水 48%先將硫酸鋁溶解于水中，再與其它物料混合均勻后，按例1處理進行。所得制品體積密度0.36g/cm3，常溫耐壓強度0.86MPa導熱系數0.1W/m·K。
實施例4膨脹珍珠巖 12.5%粉煤灰(體積密度0.43g/cm3) 12.3%硅藻土 20.4%高鋁水泥 6.3%處理同例1.所得制品體積密度0.40g/cm3，常溫耐壓強度0.6MPa，導熱系數0.15W/m·K。
權利要求
1.一種免燒輕質耐火型料組合物，該組合物以高嶺土作固化劑用量為3-15%(重量百分數以下不同)，以白云母粉為活性物料，用量為2-18%，以膨脹珍珠巖、膨脹粘土、泡沫玻璃(膨脹玻璃纖維)，膨脹性礦渣、膨脹蛭石的一種和或多的混合物，用量35-80%，以碳酸鈣為填料，以尼龍纖維、聚酯纖維、粘膠纖維，為增強纖維一種或幾種的混合物為增強纖維，纖維及填料用量0.2-5%，以有機硅為防水劑用量0.5%和5-30%無機粘合劑以及其余為水所組成的材料，其特征在于(1)無機粘合劑為磷酸二氫鋁或硫酸鋁或磷酸鋁溶于磷酸生成的酸式磷酸鋁；(2)輕質骨料還可以為粉煤灰、海泡石、粘土陶粒、頁巖陶粒、氧化鋁空心球、泡沫氧化鋁硅藻土的一種或多種的混合物。(3)固化劑也可為高鋁水泥、氧化鎂的一種或兩種的混合物。
2.如權利要求1所述的免燒輕質耐火型材，其特征是所說的粉煤灰為發電廠粉煤灰濕排庫中捕撈的空心微珠。
3.一種制造權利要求1所述的免燒輕質耐火型材的方法，其特征在于(a)將各固體組份充分混合，加入無機粘合劑與水的混合物，在攪拌機或揑合機中混合均勻;(b)將混合物送于模具中，在壓力2-6kg/cm2，在縮比2∶1下壓制成型;(c)成型脫模后，在150℃干燥固化約10小時，或在300℃干燥固化2至4小時即可。
全文摘要
一種不需燒成的輕質耐火型材，由組份35-80％的粉煤灰空心微珠等作輕質骨料，5-30％磷酸二氫鋁等作無機粘合劑，3-15％的高嶺土等作固化劑，2-18％的白云母粉作活性物料，0.2-5％的纖維及填料25-50％的水，混合、壓制成型。在150℃或300℃下干燥固化而成。工藝簡單，生產不需要高溫爐窯設備。制品體積密度≤0.4g/cm
文檔編號C04B28/34GK1051033SQ8910812
公開日1991年5月1日 申請日期1989年10月20日 優先權日1989年10月20日
發明者鐘克煌, 李中怡, 揚冬梅 申請人:湖北省襄樊市膠粘技術研究所